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        基于Dijkstra—區(qū)間數(shù)的應急物資分類調度研究

        2017-02-16 11:19:32葉建梅
        價值工程 2017年4期

        葉建梅

        摘要:非常規(guī)突發(fā)事件于2008年在國家自然科學基金委啟動重大研究計劃“非常規(guī)突發(fā)事件應急管理研究中”首次被提到,它具有突發(fā)性和信息嚴重缺失、特殊性和蔓延性、環(huán)境復雜性和很強的耦合性、規(guī)律性的特點。非常規(guī)突發(fā)事件一旦發(fā)生,短期內需將各類應急物資運送到受災區(qū),為了提高車輛調度的效率,本文首先利用Dijkstra算法求出儲備庫到各受災區(qū)的最短距離,然后用區(qū)間數(shù)來模糊估計受災區(qū)的對各種物資的需求量,在既定的符合目標函數(shù)和約束條件解的滿意度的情況下,重新優(yōu)化了儲備庫的庫存量,以及車輛的針對不同物資的運輸路線,減少運輸時間和運輸系統(tǒng)的總成本。

        Abstract: The unconventional emergency was mentioned for the first time mentioned in 2008 when the National Natural Science Fund Committee started a major research program "unconventional emergency management research", and it has several characteristics: a sudden and serious lack of information, particularity and contagion, environmental complexity and strong coupling, regularity.In case of the unconventional emergency event, all kinds of emergency supplies will be transported to the affected areas in a short time. In order to improve the efficiency of vehicle scheduling, this paper uses Dijkstra algorithm to calculate the shortest distance from the reserves to the disaster area, then uses the interval number to make a fuzzy estimation of various material demand in the affected areas, and re-optimizes the inventory reserves establishes in line with the target and satisfaction of constraint conditions, as well as the transportation routes according to different materials, in order to reduce the transport time and the total cost of transport system.

        關鍵詞: 非常規(guī)突發(fā)事件;區(qū)間數(shù);應急資源;Dijkstra算法;運輸路線

        Key words: unconventional emergency;interval number;emergency resource;Dijkstra algorithm;transportation route

        中圖分類號:U116.2;F224 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)04-0065-03

        1 概述

        非常規(guī)突發(fā)事件于2008年在國家自然科學基金委啟動重大研究計劃“非常規(guī)突發(fā)事件應急管理研究中”首次被提到,我國對非常規(guī)突發(fā)事件應急管理研究的重視始于2003年SARS的大規(guī)模爆發(fā),國內病例5327例,死亡348例,全球病例8437例,死亡813例。

        1.1 非常規(guī)突發(fā)事件的基本概念

        非常規(guī)突發(fā)事件,是指前兆不充分,具有明顯的復雜性特征和潛在次生衍生危害,破壞性極為嚴重,常規(guī)管理方式難以處置的突發(fā)事件,其應急管理重點關注監(jiān)測預警與應對指揮。它具備以下特征:

        ①突發(fā)性和信息嚴重缺失:事件發(fā)生前毫無征兆或征兆很少,有很大的偶然性,以及事件的突發(fā)性,導致搜集和反饋的信息嚴重缺失,造成無法預測應急資源的調度情況,以及需要什么救援物資,給處突帶來了不利影響。

        ②特殊性和蔓延性:發(fā)生同類事件的頻率極低,使救援主體在處突過程中沒有可借鑒的經(jīng)驗,同時,由于常規(guī)的處突管理方式無法應對處置當前的事件,它會迅速擴散、危害程度不斷加深。

        ③環(huán)境復雜性和很強的耦合性:事件的轉化方向不確定,而且在處置一個主要中心任務的同時須朝向多個目標開展應急處置工作,并且這些目標并非可以劃歸為同一范疇,它會涉及多個行業(yè)、領域和學科。

        ④規(guī)律性:它仍然遵循發(fā)生、發(fā)展、衍生擴散到平穩(wěn)、削減這一客觀規(guī)律。因此,我們在對應急管理的方式研究上,考慮到這一客觀規(guī)律,提煉出高效的應對措施,削減事件的危害性。

        1.2 非常規(guī)突發(fā)事件的舉例

        我國是遭受非常規(guī)突發(fā)事件最嚴重的國家之一,如:1975、1998、2016年的特大洪災,臺風“海馬”等自然災害,使上千萬人受災,直接經(jīng)濟損失高達上千億元。2015年天津濱海新區(qū)瑞海國際危險品爆炸的事故災難,導致的直接經(jīng)濟損失高達68.66億元。

        非常規(guī)突發(fā)事件也是世界各國共同面臨的迫切問題,比如,美國“9·11”事件、美國“卡特里娜”隨風、金融海嘯,印度洋地震海嘯,秘魯大雪崩,喀麥隆湖底毒氣,印度鼠疫,造成經(jīng)濟損失高達上萬億美元,使民眾對經(jīng)濟、政治上的安全感嚴重被削弱。

        1.3 應急資源車輛調度的重要性

        應急資源的響應是減少事件的危害、保證搶先救災順利完成的關鍵環(huán)節(jié),然而,應急資源的響應是離不開車輛調度的。應急資源的車輛調度是應急管理體系中的重要組成部分,它為突發(fā)事件的應急處置提供了物資保證。在非常規(guī)突發(fā)事件的處置過程中,中央級救災物資儲備庫的救援物資、全球多國和地區(qū)無私援助的人力、物力,都需要通過多種交通工具運送到災區(qū),保障應急救援物資及時供應,同樣,受災群眾的疏散也需要多種交通工具轉送到安全地帶。

        車輛調度是以提供非常規(guī)突發(fā)事件所需的應急物資為目的,追求效益最大化和時間最小化為目標的特種物流活動,因而,如何在較短的時間內優(yōu)化應急資源配置與車輛調度已成為一個重要的課題。

        2 建立模型

        2.1 問題描述

        2013年4月20日,四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級的強烈地震,此次地震的重災區(qū)是蘆山縣、天全縣、寶興縣,尤其是蘆山縣龍門鄉(xiāng)、寶盛鄉(xiāng)、太平鎮(zhèn)等地受災最為嚴重。另外,受“4.20”蘆山強烈地震的影響,通往災區(qū)的省道、縣道、鄉(xiāng)村公路受到了嚴重的破壞,給部隊向災區(qū)開進造成了極大的困難。蘆山縣以及寶興縣的受災點的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村的交通網(wǎng)絡圖如圖1所示,如何選擇行進路線可使救援人員到達災區(qū)的時間消耗最少物資運輸量最大。

        其中,圖中的頂點v1到v13代表蘆山縣和寶興縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及村莊,具體表示為:蘆山縣v1, 清源鄉(xiāng)v2,清仁鄉(xiāng)v3,隆興鄉(xiāng)v4,大溪鄉(xiāng)v5,靈關鎮(zhèn)v6,同盟村v7,圍塔村v8,龍門鄉(xiāng)v9,寶盛鄉(xiāng)v10,太平鎮(zhèn)v11,雙石鎮(zhèn)v12,寶興縣v13。本文以2個資源儲備庫向11個受災點運輸帳篷、水兩種物資為例,其蘆山縣的儲備量分別為10000、20000;寶興縣的儲備量分別為7000、9000;儲備庫到各受災點的需求物資的單位距離成本,如表1所示,受災點的需求量,如表2所示。

        2.2 預備知識

        定義1 若P是賦權圖G中頂點vi到vj的路,則稱w(P)=w(e)為路P的長度。由于頂點vi到vj的路有多條,因此,其中必有一條路P*,使得w(P*)=min{w(P)|P為頂點vi到頂點vj的路),那么稱為P*頂點vi到vj的最短路,頂點vi到vj的最短路的長度或距離,記為d(vi,vj)。

        定義2 [rL,rR]為區(qū)間數(shù),其中rL,rR∈R,rL?燮rR,rL、rR稱為區(qū)間數(shù)的端點。

        2.3 建立模型

        2.3.1 Dijkstra求最短路

        在蘆山縣、寶興縣的受災點分布圖1中,不妨假設有蘆山縣、寶興縣兩個應急資源供給點Si(i=1,2),其余11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為應急資源需求點Dj(j=1,…11)。由求解最短路的Dijkstra算法,我們可得,供給點到需求點的距離如表3所示(單位:公里)。

        2.3.2 整數(shù)規(guī)劃模型

        設cijl為第l種應急物資從Si到Dj的單位距離成本,sil為Si庫存第l種應急物資的儲備量,rjl為Dj對第l種應急物資的需求量;xijl=1表示Dj的第l種應急物資由從Si供應,否則,xijl=0;yi=1表示Si被選中,否則,yi=0;0?燮?琢?燮1和0?燮?姿?燮1滿足目標函數(shù)和約束條件的解的可能性。

        3 算例分析

        4 結束語

        非常規(guī)突發(fā)事件一旦發(fā)生,短期內需將各類應急物資運送到受災區(qū),為了提高車輛調度的效率,事先我們需對救援物資儲備庫針對不同物資的需求的儲備合理的數(shù)量,以減少運輸系統(tǒng)中的總成本。由于非常規(guī)突發(fā)事件的不確定性,本文利用Dijkstra求出儲備庫到各受災區(qū)的最短距離,并用區(qū)間數(shù)來模糊估計受災區(qū)的對各種物資的需求量,在既定的符合目標函數(shù)和約束條件解的滿意度的情況下,重新優(yōu)化了儲備庫的庫存量,以及車輛的針對不同物資的運輸路線,減少了運輸時間和運輸系統(tǒng)總成本。

        參考文獻:

        [1]張一文,齊佳音,方濱興,李欲曉.非常規(guī)突發(fā)事件網(wǎng)絡輿情熱度評價指標體系構建[J].情報雜志,2010,29(11).

        [2]劉茂.應急救援概論[M].化工出版社,2004,5.

        [3]楊繼君,繆成,許維勝.應急救援物資運輸與車輛路徑規(guī)劃[M].經(jīng)濟管理出版,2014.

        [4]郭子雪.突發(fā)事件應急物流系統(tǒng)決策方法及應用研究[M].人民出版社,2014.

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